彎曲段工況
關(guān)注創(chuàng)建者：擺渡人張 創(chuàng)建時(shí)間：2023-11-15
彎曲段工況的實(shí)例教程
在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中，測試點(diǎn)位置先后2次進(jìn)入彎曲段，如圖6、圖7所示，刮板輸送機(jī)啞鈴銷的載荷曲線的波動(dòng)能夠反應(yīng)出啞鈴銷與啞鈴窩接觸力狀態(tài)。在實(shí)驗(yàn)至200 s時(shí)，物料裝載使得啞鈴銷受力發(fā)生突變，可以看出有貨載時(shí)4枚應(yīng)變片應(yīng)力突變極值分別為300、282、137、450 kN；在820 s時(shí)測試位置進(jìn)入彎曲段時(shí)，應(yīng)力出現(xiàn)更大的一次波動(dòng)，對應(yīng)為刮板機(jī)推溜動(dòng)作對中部槽啞鈴銷產(chǎn)生的較大沖擊力作用，遠(yuǎn)離煤壁側(cè)啞鈴窩內(nèi)的啞鈴銷軸由于被推移而產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)角，在彎矩的作用下，使得啞鈴銷軸承受的拉力載荷激增，最大值達(dá)到600、153 kN；且由于彎曲角的存在靠近煤壁側(cè)啞鈴窩內(nèi)的啞鈴銷所受拉力作用在瞬時(shí)顯著減小后又恢復(fù)，可見在進(jìn)入彎曲段過程中，遠(yuǎn)離煤壁側(cè)啞鈴銷軸為受力的薄弱點(diǎn)。
3 結(jié)語
(1）研究刮板輸送機(jī)過彎曲段工況動(dòng)力學(xué)特性。研究結(jié)果可知:瞬時(shí)接觸力峰值約大于穩(wěn)定載荷的1個(gè)數(shù)量級(jí)（6～10倍）。中部槽向前時(shí)，啞鈴銷與啞鈴窩的接觸力最大值同時(shí)發(fā)生在遠(yuǎn)離煤壁側(cè)過彎曲段的過程中。
圖6 遠(yuǎn)離煤壁側(cè)啞鈴銷軸應(yīng)力變化曲線圖
圖7 靠近煤壁側(cè)啞鈴銷軸應(yīng)力變化曲線圖
(2）通過實(shí)驗(yàn)分析手段驗(yàn)證了過彎曲段工況下刮板輸送機(jī)啞鈴銷與中部槽啞鈴窩接觸力特性理論分析的正確性。
(3）主要針對過彎曲段工況進(jìn)行研究，探究了同一時(shí)刻彎曲段處中部槽的速度、位移、夾角變化情況。
參考文獻(xiàn)
[1] 毛君,謝春雪,孫九猛,等.故障載荷下刮板輸送機(jī)動(dòng)力學(xué)特性研究[J].機(jī)械強(qiáng)度,2016,38(6):1156-1160.
[2] 姚國華，高知睿，李小賽．中國煤炭資源承載能力評(píng)價(jià)[J]．中國礦業(yè)，2020,29(8):1-7.
[3] 趙巧芝．我國刮板輸送機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢及關(guān)鍵技術(shù)[J]．煤炭工程，2020,52(8):183-187.
展開 當(dāng)優(yōu)化結(jié)構(gòu)的有限元分析模型中存在多個(gè)工況時(shí)，TOSCA bead優(yōu)化可以組合這些工況。當(dāng)然，最好的辦法是對這些工況獨(dú)立的定義其設(shè)計(jì)響應(yīng)，然后在目標(biāo)函數(shù)的定義中為這些工況設(shè)定合適的權(quán)重系數(shù)。本文基于后者的思路，以一個(gè)薄板受彎的樣條優(yōu)化為例，展示tosca對多工況的處理方法。
模型信息：
薄板承受兩個(gè)方向的荷載，如圖1所示，一個(gè)豎直方向，一個(gè)水平方向。
優(yōu)化問題：
設(shè)計(jì)區(qū)域：所有節(jié)點(diǎn)
優(yōu)化約束：節(jié)點(diǎn)邊界條件
優(yōu)化目標(biāo)：最大化剛度
最大加筋高度：5
為了考慮兩個(gè)工況，分別為這兩個(gè)工況定義其設(shè)計(jì)響應(yīng)，如圖2所示。
本例中需要限制加筋的高度，因此需要把加筋高度定義為設(shè)計(jì)響應(yīng)，如圖3所示。
由于考慮了兩個(gè)荷載工況，需要在目標(biāo)函數(shù)中定義荷載工況對設(shè)計(jì)響應(yīng)的權(quán)重系數(shù)，如圖4中所示。
最后的加強(qiáng)筋優(yōu)化結(jié)果，如圖5所示。
多工況彎曲板加筋優(yōu)化.pdf
展開 5 結(jié)論
本文采用HyperMesh軟件對車輪利用5種建模方式進(jìn)行離散，在彎曲工況下進(jìn)行強(qiáng)度分析和疲勞分析，研究對比了分別用殼單元與體單元離散車輪，在螺栓安裝面是否模擬預(yù)緊力與接觸，接觸模擬方式不同（接觸對與GAPUNI單元）時(shí)，車輪的強(qiáng)度與疲勞分析結(jié)果，可知采用模型4的方法（殼單元離散，考慮預(yù)緊力，用GAPUNI模擬接觸）強(qiáng)度、疲勞分析結(jié)果最為準(zhǔn)確，且此方法使用殼單元建模簡單，GAPUNI單元相比接觸對建模簡單，分析易收斂，考慮螺栓預(yù)緊力，能正確模擬車輪彎曲試驗(yàn)工況的受力狀態(tài)，保證了結(jié)果的精確度。
02
突破多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)
800所以型號(hào)需求為牽引，以先進(jìn)結(jié)構(gòu)和工藝為導(dǎo)向，把握國內(nèi)外火箭研制趨勢，在充分論證技術(shù)優(yōu)勢后，成立長筒段研制攻關(guān)團(tuán)隊(duì)。
為了對該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行充分摸底，攻關(guān)團(tuán)隊(duì)不畏艱難，選取該所技術(shù)難度最大的筒段為研制對象，同時(shí)針對長壁板結(jié)構(gòu)特點(diǎn)一改之前滾彎成形的工藝方案。
在不到一年的時(shí)間內(nèi)，團(tuán)隊(duì)克服新冠肺炎疫情對攻關(guān)進(jìn)度的影響，充分識(shí)別技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，并利用數(shù)值模擬、數(shù)字化檢測等“智造”手段，突破以高筋結(jié)構(gòu)長壁板精密彎曲成形、長筒段裝配及焊接為代表的多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，成功研制國內(nèi)長度最長的貯箱壁板、筒段。
03
工程應(yīng)用前景廣闊
長筒段將現(xiàn)有多個(gè)筒段整合為一，以5米級(jí)長筒段為例，可消除2條環(huán)向焊縫、縮短焊縫長度21米，有效提高了火箭結(jié)構(gòu)的可靠性。
尤為重要的是，生產(chǎn)效率可提高30%以上，研制成本可降低20%以上。
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圖6 遠(yuǎn)離煤壁側(cè)啞鈴銷軸應(yīng)力變化曲線圖
圖7 靠近煤壁側(cè)啞鈴銷軸應(yīng)力變化曲線圖
(2）通過實(shí)驗(yàn)分析手段驗(yàn)證了過彎曲段工況下刮板輸送機(jī)啞鈴銷與中部槽啞鈴窩接觸力特性理論分析的正確性。
(3）主要針對過彎曲段工況進(jìn)行研究，探究了同一時(shí)刻彎曲段處中部槽的速度、位移、夾角變化情況。
近日，我國首個(gè)3.35米直徑火箭長筒段貯箱在八院800所問世，經(jīng)過各項(xiàng)檢測和強(qiáng)度試驗(yàn)考核合格，基本具備工程應(yīng)用條件。該貯箱采用5米級(jí)長筒段，首次實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)近2米級(jí)筒段向5米級(jí)筒段的重大跨越，標(biāo)志著我國已初步掌握長筒段研制技術(shù)，火箭在高質(zhì)量、高效率、低成本研制上又取得重大突破。
01
車輪主要由輪輞和輪輻組成。輪輞是支撐輪胎的基座，輪輻是作為車輪和車輪輪轂的連接件，主要起傳遞載荷（垂直力、側(cè)向力和切向力轉(zhuǎn)矩）的作用[1]。輪輞與輪輻焊接后與輪胎組成一個(gè)整體，共同承受汽車的重力、制動(dòng)力、驅(qū)動(dòng)力、汽車轉(zhuǎn)向時(shí)產(chǎn)生的側(cè)向力及所產(chǎn)生的力矩，還要承受路面不平產(chǎn)生的沖擊力。車輪工作條件嚴(yán)酷，其質(zhì)量直接影響汽車行駛過程的安全性，因此，應(yīng)有一定的強(qiáng)度、剛度和工作耐久性能。
當(dāng)優(yōu)化結(jié)構(gòu)的有限元分析模型中存在多個(gè)工況時(shí)，TOSCA bead優(yōu)化可以組合這些工況。當(dāng)然，最好的辦法是對這些工況獨(dú)立的定義其設(shè)計(jì)響應(yīng)，然后在目標(biāo)函數(shù)的定義中為這些工況設(shè)定合適的權(quán)重系數(shù)。本文基于后者的思路，以一個(gè)薄板受彎的樣條優(yōu)化為例，展示tosca對多工況的處理方法。
模型信息：
薄板承受兩個(gè)方向的荷載，如圖1所示，一個(gè)豎直方向，一個(gè)水平方向。
優(yōu)化問題：
設(shè)計(jì)區(qū)域：所有節(jié)點(diǎn)
優(yōu)化約束
